阴极的氧还原反应（ORR）由于其动力学速度比其他反应慢很多成为了质子膜交换电池（PEMFC）所有反应中最重要的一步,因此选择合适的氧还原催化剂对PEMFC意义重大。由于目前应用的商业Pt/C催化剂受到价格高昂、来源有限、稳定性和抗甲醇性能不佳的限制,使其商业化、大规模应用遇到瓶颈,开发性能稳定的非贵金属氧还原催化剂具有极其重要的现实意义。生物质具有来源广泛、成本低廉、绿色环保的优势,因此选择生物质碳作为碳源是大势所趋。我们用简单便捷的方法、绿色环保的原材料制备出性能优异的催化剂,并通过电化学测试和物理化学表征探究其电化学活性以及其化学组成、结构上的特点与各自发挥的作用。本文主要做了以下实验与探究:1.在惰性气体中热解g-C₃N₄和豆渣的混合物,制备出氮掺杂的多孔碳纳米片层,其中g-C₃N₄可以作为氮源和制孔剂。通过调整g-C₃N₄和豆渣的比例可以改变样品中氮的含量和孔的结构。通过XPS、BET等物理化学表征我们知道N-PC-4的氮含量丰富、孔体积大,通过旋转圆盘电极与旋转环盘电极测试我们发现N-PC-4的氧还原活性高、稳定性好、抗甲醇性能优异。2.用生物质豆渣和g-C₃N₄混合物作为氮、碳的前驱体,掺入不同质量的醋酸亚铁研磨均匀后在惰性气体中焙烧得到含有不规则孔结构的卷曲片层。通过物理化学表征,我们发现铁的含量会影响催化剂的石墨化程度、比表面积和氮的含量。通过电化学测试结果我们发现,铁含量最佳的样品表现出的ORR活性和商业催化剂相当,稳定性与抗甲醇性能优异。3.用豆渣和g-C₃N₄混合,与碳纳米纤维相结合作为复合碳源,在惰性气体中高温焙烧后得到一系列铁氮共掺杂的碳材料（Fe-N/CF-CS）,该碳材料由片层和纤维共同组成。通过调节豆渣和g-C₃N₄混合物与碳纤维的比例关系调节样品中片层和纤维的比例,构造不同的孔体积和孔结构。最佳样品Fe-N/CF-CS-2表现出最大的孔体积和丰富的介孔结构,这有利于活性位点的分布和传质,因此Fe-N/CF-CS-2表现出可比拟商业催化剂的氧还原活性,其稳定性和抗甲醇性更是优于商业催化剂。